南五环-北京新机场高速解决方案

1.项目概况
1.1新机场高速概况
  北京大兴国际机场高速公路,简称新机场高速或大兴机场高速,京津冀高速编号为S3501,是连接北京市中心城区和北京大兴国际机场的重要道路,被称为“新国门第一路”。大兴机场高速起点位于北京大兴区南五环小白楼桥互通,终点位于廊坊市广阳区大兴国际机场北航站楼北围界,全长约27km,是大兴机场五纵两横交通保障网的一部分。大兴机场高速于2019年7月1日正式通车。
1.2建设背景
  随着移动互联网、大数据、云计算、物联网等新技术的发展及普及,共享单车、智能充电桩、移动办公等新的业务及经济形态相继出现,各种智能手机的应用也日益深入人心,大大方便了人们的工作与生活,人类正在进入一个万物互联的时代。针对这些变化,国家能源局在2016年就发布了《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》,吹响了能源互联网发展的号角。另外,国家电网在2019年做出了加快建设泛在电力物联网的总体规划,电力等能源设备实现全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新已经成为一种发展趋势。
  然而,传统的变电站监控系统依旧以本地监控为主,主要是实现对变电站内各电力运行参数的监控。在建设之初并没有充分考虑变电站的运维管理,对工商业用户来说,依旧存在着管理困难、就地办公、运维成本高、效率低下、数据孤岛、响应速度慢等缺点。比如,变电站运维人员一般只能采取现场值班守护的方式进行维护,效率低下、又浪费人力物力,而对于管理人员,如果想了解现场的运行情况及运维人员的工作状态,一般也只能到现场实地查看,费时又费力。另外,传统的变电站监控系统一般只实现了对电力运行参数的监控,而缺乏对现场设备及运维人员的管理,这就使得目前大部分变电站的运维人员手动记录设备状况、手动排班,工作既复杂又低效,浪费大量人力。传统的变电站监控系统虽然在本地存储了大量的历史数据,但由于数据孤岛的存在,这些数据一般也仅限于历史报表及曲线的展示,无法实现数据互联互通,也无法充分挖掘数据价值。
  综上可知,在移动互联网快速发展的今天,单纯的传统变电站监控系统显然已经无法满足新形势下用户对变电站智能运维管理的需求。针对以上痛点,很多电力运维用户都提出了要建设互联网云智能监控系统、电力运维云平台系统等需求,并支持手机App、移动办公、智能运维等功能,以解决用户运维困难、低效、成本高的问题。

1.3现状分析
  北京新机场高速(南五环-北京新机场)目前分布有39个箱变站,主要包括沿线分布的32个箱变站,南服务区4个箱变站,北服务区3个箱变站。各箱变站及监控运维中心在地理上分布较广,其大致的示意图如下所示。

  目前每个箱变站内装有一套电力仪表及保护设备,实现对站内各电力运行参数的采集和显示,但仪表的电力参数只能在箱变站本地查看,无法实现远程的集中统一监控与管理,运营方不能及时掌握箱变站的运行状态,影响箱变站的安全运行,且给运营方的运维管理带来极大的不便。其存在的问题主要有以下几点:
  (1) 高速沿线箱变站地理上分布广泛,距离较远,运维人员现场巡检困难、效率低下、响应速度慢。
  (2) 不能及时掌握箱变站的运行状态,出现故障不能及时处理,影响箱变站安全运行。
  (3) 沿线各箱变站的箱变站数据相互隔离,存在数据孤岛,无法实现对各变电站的统一集中管控。
  (4) 各箱变站电力数据没有历史记录,对各变电站的历史运行状况缺乏了解,出现运行故障也难以追溯。
  (5) 箱变站缺乏对现场图像、温湿度等环境状况的实时监测,无法实现对箱变站运行情况的全景监测,无法做到箱变站故障发生前的综合判断及预警。
  (6) 沿线箱变站需要配备多个现场值班人员进行人工巡视、效率低下、人力成本高昂。
  (7) 沿线各箱变站没有后台电力监控及运维系统,能耗数据没有详细的历史记录,无法对高速沿线各用电单位的用能水平进行分析,不利于节能减排。
  (8) 目前箱变站的运维靠人工巡视、纸质记录,缺乏信息化运维手段,既费时费力,又存在流程不规范、数据查询困难、效率低下等问题,同时也无法实现对运维人员的有效管理。
  根据以上分析可知,目前新机场高速沿线箱变站没有统一的集中远程监控,沿线箱变站的运维管理困难、效率低下、人员成本高昂,同时不能有效保证沿线箱变站的安全运行。
1.4解决方案
  根据上述新机场高速沿线箱变站的现状分析及目前存在的问题,建议使用足球比分全讯网ECLOUD-8000运维云平台整体解决方案,采用监控中CDZ8100监控+ ECLOUD-8000运维云平台部署的方式,既能实现在监控中心的集中监控与实时监测,又能实现手机App、微信小程序等客户端随时随地远程访问及监控,同时利用移动互联网等方式实现沿线箱变站的日常运维管理的流程化及信息化。
  该方案采用最新的物联网、云计算及移动互联网技术,针对传统变电站监控及运维管理的痛点,集变电站综合自动化系统及智能运维管理于一体。有效实现传统变电站集中统一监控的同时,又充分考虑了设备及人员管理、移动办公、设备数据互联互通等智能运维业务,实现了对设备运行状态监控及运维管理的有机融合,有效克服了传统变电站运维复杂、低效、浪费人力的缺点,为用户提供了一个现代化的变电站监控、运维、管理平台。能够有效解决新机场高速沿线箱变站目前运维管理所存在的问题和痛点。

2.项目方案设计
2.1设计原则
2.1.1 科学性原则
  严格按照国家规定的有关标准进行系统设计,项目实施布局及走线设计全部符合行业标准,所选用的设备全部符合产品制造和设计标准。
2.1.2 实用性原则
  系统采用被实践证明为成熟和实用的技术和设备,最大限度地满足项目现在和将来的业务发展需要,确保耐久实用。系统功能全面,能充分满足项目自身各种业务的管理要求。具备故障诊断和分析工具,能帮助维护人员迅速判断故障原因,并具备有效的维护工具和系统自恢复工具,能保证及时准确排除故障。
2.1.3 先进性原则
  充分考虑信息技术和信息需求的迅速发展的趋势,在技术上应具有一定的超前性,采用国际或国内通行的先进技术,以适应现代科学技术的发展。总体设计要一步到位,要保证项目总体智能化水平达到稳定可靠。以适度超前的意识为指导原则,保障建成的项目智能化系统在多年内不落后,设计中采用先进的系统设备及系统软件和开发工具,以集成化和数字化的主流产品为核心设备,保证系统在技术上领先,成熟稳定,符合今后的发展趋势。
2.1.4可靠性及稳定性原则
  系统的软、硬件设备要求运行稳定,故障率低,容错性强,保证系统无故障连续运行。设计中充分考虑平台使用中的突发情况、不利因素、极限需求,采用成熟稳定产品,设备具备可靠的纠、检、容错能力。系统还具备足够的强壮度与自恢复能力,保证系统各项功能的稳定性。系统硬件配置选用国内名牌厂商的优质产品,严格执行质量管理规范,所选软硬件产品在相关领域有典型应用,保证系统整体设备的可靠性。
2.1.5 经济性原则
  在实现先进性和可靠性的前提下,达到较高的性能价格比以及经济的优化设计。设备选型和系统设计要在确保用户需求、系统集成要求的前提下具有良好的性价比。充分考虑各类产品的性能价格比,对关键性的产品应以性能的先进性为主要考虑因素,充分利用大数据、互联网等软件技术提高系统的整体水平,对非关键性产品则以实用性为主,减少整体对硬件性能的依赖性。
2.1.6 开放性及扩展性原则
  应充分考虑智能化系统所涉及的各子系统的集成和信息共享,根据智能化系统的实际情况,按需要分层次实现各子系统的集成和信息共享,保证系统总体上的先进性和合理性,采用集中管理,操作和分散控制的模式。
  总体结构应具有兼容性和可扩展性,既可以包容不同厂类型的产品,便于升级换代,使整个智能化系统可以随着技术的发展与进步,不断得到充实、完善、改进和提高,并在预埋和主干敷设上留有冗余,以便于将来的扩展。
  系统设计具有开放性、可扩展性和兼容性。采用通用的软件开放平台,具备良好的可移植性和硬件平台的兼容性,具有较强的可扩展性,能适应对系统的扩容要求,并适应产品的升级换代,为后期二次需求开发及第三方数据对接预留充分的接口和扩展空间。
2.1.7 安全性原则
  对网络系统、数据系统的数据交换、存储和访问等应具有有效的安全措施,防止数据被破坏、窃取、丢失等事故发生。安全级别控制健全,防止截取操作,能有效审计用户操作,以便追查事故原因。运维云平台的安全策略体现在系统安全、数据安全、应用安全等多个层面上,这些层面的安全目标互相关联,构成系统的安全策略。如要通过完善备份恢复机制保证数据安全、对用户敏感信息,如用户密码、口令等要进行加密处理保证系统访问安全控制、通过日志对系统的关键操作进行记录等。
2.2设计标准
  电能质量监测设备通用要求GB/T 19862-2005
  继电保护和安全自动装置技术规程 GB/T 14285-2006
  多功能电能表通信规约 DL/T645-2007
  电力装置的电测量仪表装置设计规范 GBJ63-2008
  电力变压器经济运行 GB/T 13462-2008
  无人值守变电站及监控中心技术导则Q/GDW 231-2008
  节能检测技术通则 GB/T 15316-2009
  供配电系统设计规范 GB/T 50063-2009
  电压监测仪技术条件 DL/T 500-2009
  无人值班变电站远方监控中心设计技术规程 DL/T 5430-2009
  能源管理体系要求 GB/T 23331-2009
  供配电系统设计规范 GB-50052-2009
  水利水电工程电气测量设计规范 SL456-2010
  低压配电设计规范 GB 50054-2011
  计算机场地通用规范GB/T 2887-2011
  电力系统实施数据通信应用层协议DL 476-2012
2.3系统方案概述
  项目方案为北京新机场高速(南五环-北京新机场)工程电力综合监控及运维系统。本方案是为实现在管廊监控中心采集监测沿线分布的32台GS1~32箱变、南服务区4台NF1~NF4箱变及北服务区3台BF1~BF3箱变用电量数据、温湿度数据、门禁数据、视频数据而设计,实现用电、温湿度、门禁、视频等数据的集中远程运维及综合监控。
  本项目包含39个箱变,每个箱变需在0.4kV低压柜上分散安装(一般安装在低压母联柜)1台通讯管理机PMF406,用于采集每台箱变的用电量、温湿度、门禁等数据。多功能仪表PMF633P通过RS485总线接入通讯管理机PMF406,通讯管理机PMF406通过以太网接入放置在箱变低压柜内的光纤收发器,从光纤收发器出来的以太网线就近接入到进风井/排风井内弱电柜数据层数据交换机,由此把多功能仪表采集的数据上传至电力监控子系统CDZ-8100本地数据库服务器及PMF410边缘计算网关,由于光纤联通沿线箱变和监控中心,电力监控子系统CDZ-8100及PMF410边缘计算网关可以通过光纤通道与沿线箱变进行数据连接,PMF410边缘计算网关通过内部局域网将数据传送至ECLOUD-8000运维云平台服务器。
  电力监控子系统CDZ-8100数据库服务器及显示器、边缘计算网关、ECLOUD-8000运维云平台服务器放置于南侧分控中心监控中心大厅,用户可通过CDZ8100在监控中心大厅实现就地监测,同时PC客户端、手机APP、微信小程序等终端也能通过访问运维云平台服务器实现对箱变、门禁、视频等数据的随时随地的监测。
2.4系统网络架构
  根据用户实际需求,基于ECLOUD-8000能源运维云平台方案的整体网络架构设计如下,如图2.1所示。

图2.1 北京新机场高速网络架构图

  如上图所示为北京新机场高速电力监控系统网络结构图,其具体说明如下:
  (1)高速沿线GS1~GS32箱变配电室的多功能仪表、微机保护装置、温湿度检测器及门禁控制器等设备通过RS485总线接入通讯管理机PMF406, PMF406通过以太网接入光纤收发器 。
  (2)南服务区NF1~NF4箱变配电室的多功能仪表、微机保护装置、温湿度检测器及门禁控制器等设备通过RS485总线接入通讯管理机PMF406,PMF406通过以太网接入光纤收发器。
  (3)北服务区BF1~BF3箱变配电室的多功能仪表、微机保护装置、温湿度检测器及门禁控制器等设备通过RS485总线接入通讯管理机PMF406,PMF406通过以太网接入光纤收发器。
  (4)从光纤收发器出来的数据通过以太网线接入监控中心交换机,交换机通过以太网将数据接入监控中心本地CDZ8100变配电系统及边缘计算网关,边缘计算网关再接入到能源运维云平台。监控中心需要增加一个边缘计算网关设备。
  (5)视频监控设备通过光纤局域网直接接入运维云平台,并实现远程监控,需要现场的视频设备提供视频数据接口。
  (6)能源运维云平台采用私有云服务的方式进行部署,服务器可以部署在监控大厅。私有云部署一般需在用户侧提供一个公网IP接口。
  (7)远程监控客户端、Web客户端、手机App及微信小程序通过访问云平台实现对各箱变室的统一集中监控,并提供运维管理功能。
2.5主要软硬件配置
  根据上述用户需求及网络架构方案,北京新机场ECLOUD-8000能源运维云平台的主要软硬件配置如下表所示。


2.6主要系统功能
2.6.1本地电力监控
  能源运维云平台整体解决方案包含CDZ8100智能变配电系统,拥有完备的变电站本地自动化监控系统功能,可在监控中心实现对各箱变站的集中统一监控。CDZ8100智能变配电系统基于足球比分全讯网十多年变电站综合自动化系统的成功运行经验进行开发,其主要功能包括数据采集与处理、监视与报警、控制操作、权限管理、画面组态与展示、逻辑与统计计算、工程师站、报表曲线、时钟同步、事故追忆、故障录波等。
2.6.1.1系统概述
  配电所以监控系统为核心,可以对整个配电所的一次设备实现遥测、遥信、遥控、遥调功能,同时对二次设备和辅助设备实现远方的控制和管理,实现对一次设备进行监视、测量、控制、记录和报警功能,并与保护设备和远方控制中心通讯,从而实现配电所综合自动化。
2.6.1.2系统功能
  电力监控系统采用完全面向对象的SCADA技术,完全面向实际二次设备描述的软件数据结构,使系统容易理解及实现。引入可自描述的图形模版和数据模版组,并将他们有机地结合起来,对外提供图形和数据的智能组态(自动对点)技术,大大降低了系统工程组态及维护的工作量。
2.6.1.2.1跨平台部署
  可以同时支持Windows、Linux及国产凝思等操作系统的部署。
2.6.1.2.2数据采集与处理
  实时采集间隔层单元模拟量、数字量及温度量等,支持ICE104、IEC103、Modbus等常规电力系统规约,并完全兼容ICE61850规约装置,对所采集的输入量进行数字滤波、有效性检查、工程值转换、故障判断、信号接点抖动消除、刻度计算等加工。从而产生出可供应用的电流、电压、有功功率、无功功率、电度、功率因数等各种实时数据,供数据库更新。系统可以形成分布式的数据库结构,在就地控制单元中保留本地处理的各种实时数据。
2.6.1.2.3报警处理
  对设备故障、错误操作、保护事故告警等进行处理:推画面、音响、语音报警、打印,通知操作员、并进行历史存储。报警处理分两种方式:事故报警和预告报警。前者包括非操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号。后者包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量越限/复限、计算机站控系统的各个部件、间隔层单元的状态异常等。
2.6.1.2.4事件顺序记录SOE和事故追忆
  重要的遥信变位、保护动作等信息上传SOE。保护事件发生时,系统自动启动相关的测量数据的记录,供系统事故追忆。系统应能设置事故追忆点,并对事故前3分钟后5分钟长达128点的数据进行存储,以图形和表格两种形式显示事故追忆的数据。
2.6.1.2.5控制功能
  具备就地/主站/远方、三级控制、带必要的安全检查和防误闭锁。完成对开关、刀闸的控制。对主变分接头的调节,保护功能压板的投退,信号复归以及设备的启停等控制功能。计算机监控系统对一台设备同一时刻只能执行一条控制命令,当同时收到一条以上控制命令或与预操作命令不一致时,应拒绝执行,并给出错信息。
2.6.1.2.6用户管理功能
  对不同用户可设置不同管理权限、以确保系统的安全性。只有输入正确操作口令和监护口令才有权进行操作控制,修改参数,并将信息给予记录。
2.6.1.2.7在线统计计算
  对一些无法实测的量,提供逻辑、算术表达式可由系统计算得到,并可产生相关物理量的统计计算值与供系统产生各种运行报表。例如通过计算产生电压合格率、有功、无功、电流、总负荷、功率因数、电量日/月/年最大值/最小值及出现的时间、日期、负荷率、电能分时段累计值、数字输入状态量逻辑运算值等,设备正常/异常变位次数并加以区分等,并提供一些标准计算函数,用来产生用户可定义的虚拟测点进行平均值、积分值和其它计算统计。
2.6.1.2.8画面显示和打印
  通过后台监控系统配置的彩色屏幕人机联系工具显示配电所各种信息画面,显示内容包括全部设备的位置状态、变位信息、保护设备动作及复归信息、直流系统及所用电系统的信息、各测量值的实时数据、各种告警信息、计算机监控系统的状态信息。显示器上显示的各种信息将以报告、图形、曲线、趋势图、报表、声光等形式及时提供给运行人员,并支持各类图形页面的在线打印。
2.6.1.2.9数据转发
  提供ActiveMq、Mqtt等数据转发接口,支持二次开发,能实现与上级运维云平台系统的对接。
2.6.1.2.10维护功能
  对系统数据库和保护定值、功能模块进行维护,并通过工程师站提供远方保护的压板及定值维护功能。
2.6.1.3系统特点
  高可靠性的硬件装置
  该产品硬件采用工业级2U无风扇嵌入式控制器,各种电气及耐恶劣环境指标表现优秀,能在高温、粉尘等恶劣环境下长时间稳定工作。
高可靠性的软件系统
  系统具有完备的软硬件自诊断、自恢复功能,通过完善的进程管理系统,运行日志系统来确保系统长期稳定可靠运行。系统提供在线、分布式的远方系统诊断和维护功能,在不影响系统正常运行的情况下,可根据需要随时对系统的运行工况进行诊断和维护。
  简洁易用系统
  系统软件从业务建模、应用开发、工程配置到运行人员操作全过程体现面向对象思想,使得功能的集成和组织具备了最友好、最贴近电力用户的认知思维和使用习惯,使系统具备了很高的易用性和可用性。
智能化设计
  系统支持报警类型、级别的用户自定义,对不同类型及级别可选择不同的报警方式,包括是否抑制、是否打印、是否语音、语音文件、报警颜色、推画面内容等。系统支持报警界面的用户完全自定义,包括窗体配置、配色方案、自动过滤、滚动栏定义等;系统支持简报知识配置,符合简报知识条件的报警发生系统将智能地形成信息简报供用户参考决定处理措施。
2.6.1.4技术指标
  测量值指标
  1)交流采样测量值误差:不大于0.2%(I、U),不大于0.5%(P、Q);
  2)直流采样模数转换误差:不大于0.2%;
  3)越死区传送整定最小值:不小于0.5%。
  状态信号指标
  1)信号正确动作率:不小于99.99%;
  2)事故采集装置SOE分辨率:不大于2毫秒。
  系统实时响应指标
  1)操作员发出操作指令到I/O单元输出和返回信号从I/O单元输入至CRT显示器上显示的总时间:不大于3秒;
  2)从数据采集装置输入值越死区到CRT显示:不大于2秒;
  3)从数据采集装置输入状态量变位越死区到CRT显示:不大于2秒;
  4)模拟量数据更新周期:不大于2秒;
  5)数字量数据更新周期:不大于1秒;
  6)动态画面整幅调用响应时间:实时画面不大于1秒,其他画面不大于2秒;
  7)画面实时数据刷新周期:3~10s,可调;
  8)双机自动切换至功能恢复时间:不大于15秒;
  9)脉冲量数据更新周期:5XN(N=1,2~12min)可调;
  10)遥控、遥调命令传送时间:不大于4秒;
  11)遥测信息传送时间:不大于3秒(从I/O测控单元输入突变量至远动工作站向调度发出报文);
  12)遥信变位传送时间:不大于2秒(从I/O测控单元输入突变量至远动工作站向调度发出报文)。
  实时数据库容量
  1)模拟量:200000点;
  2)开关量:60000点;
  3)脉冲量:10000点;
  4)遥控量:10000点;
  5)虚拟量:20000点。
  历史数据库存储容量
  1)历史曲线采样间隔1min~24h,可调;
  2)历史趋势曲线,日报,月报,年报存储时间只受磁盘存储空间限制;
  3)历史趋势曲线数量理论上不受限制,只受磁盘存储空间的限制;
  4)历史告警数据保存事件理论上不受限制,只受磁盘存储空间的限制。
历史数据具体保存周期可由用户自行定义,至少保存最近两年到三年内的历史数据。
  可靠性指标
  1)系统可用率:不小于99.9%;
  2)遥控、遥调执行可靠率:不小于99.9%;
  3)计算机工作站平均故障间隔时间(MTBF):不小于20000小时;
  4)数据采集及控制装置平均故障间隔时间(MTBF):不小于27000小时。
  监控系统时间与GPS标准时间的误差:不大于1ms。
  CPU负荷率
  所有计算机的CPU负荷率,在正常状态下(同时处理模拟量更新处理30%,数字量变位处理20%)任意5min内小于30%,在事故情况下(同时处理模拟量更新处理100%,数字量变位处理50%)任意10s内小于50%。
  系统以太网的负荷率
  以太网负荷率,在正常状态下(同时处理模拟量更新处理30%,数字量变位处理20%)任意30min内小于25%,在事故情况下(同时处理模拟量更新处理100%,数字量变位处理50%)任意10s内小于35%。
2.6.2运维云平台
2.6.2.1系统概述
  ECloud-8000能源运维云平台系统能实现沿线多个箱变电站的集中统一监控,又充分考虑了设备及人员管理、移动办公、设备数据互联互通等智能运维业务,实现了对设备运行状态监控及运维管理的有机融合,提供Web发布、手机App、微信小程序等客户端访问,有效克服了传统变电站运维复杂、低效、浪费人力的缺点,为用户提供了一个现代化的变电站监控、运维、管理平台。
2.6.2.2系统功能
  ECloud-8000能源运维云平台基于当今最新的物联网云平台技术进行设计,整体上采用了端、边、云、用的分层、分布式架构,兼容性和可扩展性好,能够灵活方便地实现多个传统变配电系统接入集成。运维云平台支持Web网页、手机App、微信小程序等客户端远程访问,并将移动办公应用与传统变电站的运维管理,能够有效解决用户运维管理困难、低效的痛点。
2.6.2.2.1部署方式
  运维云平台系统同时支持公有云和私有云的部署方式。公有云部署,即租用阿里、华为等公有云服务器,将运维云平台系统部署到公有云服务器,并向用户提供SAAS云服务,云平台系统由足球比分全讯网负责维护,用户只需缴纳一定服务费即可;私有云部署,即用户自建服务器,用户一次性买断运维云平台系统软件,并将运维云平台系统软件部署用户的私有云服务器上,由足球比分全讯网负责前期系统维护及用户培训,数据和软件使用权均归用户所有,私有云部署方式的安全和可靠性更高。
2.6.2.2.2 Web发布
  运维云平台系统支持在PC端进行Web网页的远程访问,用户无需下载任何客户端,可直接使用浏览器实现对新机场高速沿途各箱变站运行状态的远程监测、运维管理、数据分析等功能。用户无需实地到监控中心或箱变站查看,即可掌握沿途各箱变站的运行状态,有效解决由于箱变站距离远而带来的运维、巡检困难的问题,提高运维效率。
2.6.2.2.3 手机App
  智能手机的普及和使用极大地方便了人们的工作和生活,运维云平台系统同样支持手机App客户端的远程访问,运维用户只需在自己的手机上下载并安装ECloud-8000能源运维云平台的手机App,即可实现随时随地对沿线各箱变站运行状态的实时掌握,极大地提高用户运维效率。同时,系统能将各箱变站的异常报警及时推送到用户的手机,使用户能够及时进行故障的定位和排查,保障各箱变站安全运行。App的部分功能界面如下所示。

App首页、App发布任务、App环境监测

2.6.2.2.4首页展示
  ECloud-8000能源运维云平台可以根据用户需求,进行Web网页大屏展示界面的定制化开发,对各变电站节点的运行状态进行可视化、形象化的整体展示,使运维用户能够做的对整个运维系统的一目了然。

2.6.2.2.5 分类数据曲线展示
  高速沿线39个箱变,根据箱变内设备用电类型不同制作定制化曲线,支持用户按照不同的用电类别分类统计汇总展示用电年、月、日曲线数据。

2.6.2.2.5 分类数据报表展示
  高速沿线39个箱变,根据箱变内设备用电类型不同制作定制化报表,支持用户按照不同的用电类别,分类统计汇总展示用电年、月、日表底值、增量值报表数据展示并导出Excel表格。

2.6.2.2.7 箱变综合监控
  用户可以通过运维云平台实现对已组态的一次接线图、电压棒图、系统结构图等画面的远程访问及综合监控,画面图形采用矢量图格式,可以任意放大或缩小,方便用户查看,且同时支持手机App、微信小程序及Web客户端的访问。

2.6.2.2.8 实时数据监测
  ECloud-8000能源运维云平台可以支持对当前系统中所有设备实时数据的远程访问功能,用户可通过列表查看设备下所有测点的实时数据状态,并能查看当前数据点的今日曲线。下图分别为Web端实时数据展示、手机端实时数据及今日曲线展示。

Web端实时数据展示

2.6.2.2.9 历史曲线查询
  ECloud-8000能源运维云平台可按照用户的配置对设备的测点进行历史数据存储,存储周期可5min~24h可配,根据历史数据,运维云平台提供历史曲线查询功能,可使用户对变电站的历史运行状况及趋势一目了然,同时历史曲线查询也支持手机App、微信小程序及Web客户端。
2.6.2.2.10 能耗分析
  运维云平台不仅能实现对用户用能情况的监测,还能基于云平台的大数据实现对用户用能情况的综合分析及对比。云平台对各子变电站数据的集中存储,能实现跨变电站的能耗对比分析,有效打破数据孤岛。可实现对各箱变站重点用能的同比、环比分析及对比,有效掌握各用能单位的用能情况,提供节能减排策略及建议。能耗分析也同时支持手机App、微信小程序及Web网页的多端访问。 下图分别为Web端和手机端重点用能和能耗对比分析的示例。

Web端重点耗能分析

2.6.2.2.11 报表查询及管理
  ECloud-8000能源运维云平台提供完善的报表功能,可以支持日报表、月报表等常规报表,另外还可实现用户的定制化报表,用户可以根据自己的需求,对每张报表展示的数据点进行配置,报表支持Excel导出及打印功能。报表查询也同时支持手机App、微信小程序及Web网页的多端访问。
2.6.2.2.12 智能报警
  运维云平台拥有完善的报警、预警功能,能够实现对变电站本地监控系统所产生报警的接收、存储及转发,并对报警分级和归类,实现对电力运行情况、设备状况、能耗水平等变电站综合运行情况的智能判断及报警,用户可以通过Web、手机App、微信小程序查询历史报警。同时运维云平台系统还支持多种实时报警推送方式,包括Web网页、手机App、微信等方式,使用户能够及时收到报警并进行处理。

2.6.2.2.13 环境监测
  ECloud-8000能源运维云平台具有环境监测功能,能够实现对沿途箱变站的温度、湿度、水浸等环境数据的远程监测,并对异常进行及时报警。使用户能够实现对各箱变站运行状况的全息监控,确保变电站安全运行。

2.6.2.2.14 视频监测
  能够实现沿途箱变站监控视频的接入,视频可以通过手机App、微信小程序及PC、Web客户端进行访问,视频摄像头可支持人脸识别、人员闯入报警及视频图像的异常提醒功能;手机App和Web客户端同时支持公有云和局域网两种视频部署方式的视频监控远程访问。下图分别为Web端和手机端视频监控的界面。

2.6.2.2.15 门禁监测
  能够实现沿途箱变站门禁模块的接入,实现门禁状态的实时监控及异常报警。

2.6.2.3技术指标
  系统实时响应指标
  1)数据变化到云平台更新(私有云部署):不大于3秒;
  2)数据变化到云平台更新(公有云部署):不大于7秒;
  3)Web查询数据响应:不大于3秒;
  4)App查询数据响应:不大于3秒;;
  5)微信小程序查询数据响应:不大于5秒;;
  6)Web报警推送时间:不大于3秒(从报警产生到用户收到报警);
  7)App报警推送时间:不大于3秒(从报警产生到用户收到报警);
  系统响应指标和用户所处的网络状态有很大关系,网络状态越差,响应时间会越长,私有云部署一般比公有云部署时响应指标要好。
   实时数据容量
  1)模拟量:100000点;
  2)开关量:100000点;
  3)脉冲量:10000点;
  4)虚拟量:20000点。
  历史数据库存储容量
  1)历史曲线采样间隔5min~24h,可调;
  2)历史趋势曲线,日报,月报,年报存储时间只受磁盘存储空间限制;
  3)历史趋势曲线数量理论上不受限制,只受磁盘存储空间的限制;
  4)历史告警数据保存事件理论上不受限制,只受磁盘存储空间的限制。
  历史数据具体保存周期可由用户自行定义,至少保存最近两年到三年内的历史数据。
可靠性指标
  1)系统可用率:不小于99.9%;
  2)计算机工作站平均故障间隔时间(MTBF):不小于20000小时;
  3)数据采集及控制装置平均故障间隔时间(MTBF):不小于27000小时。
  监控系统时间与GPS标准时间的误差:不大于1ms。
  CPU负荷率
  所有计算机的CPU负荷率,在正常状态下(同时处理模拟量更新处理30%,数字量变位处理20%)任意5min内小于30%,在事故情况下(同时处理模拟量更新处理100%,数字量变位处理50%)任意10s内小于50%。
  系统以太网的负荷率
  以太网负荷率,在正常状态下(同时处理模拟量更新处理30%,数字量变位处理20%,报警上送10%)任意30min内小于25%,在事故情况下(同时处理模拟量更新处理100%,数字量变位处理50%)任意10s内小于35%。
3.项目建设方案
3.1建设目标
  运维云平台系统集变电站自动监控系统及智能运维管理于一体,实现了对各箱变站设备运行状态实时监控及运维管理的有机融合,同时将与变电站相关的其他监控也纳入到平台管理中,为用户提供了一个综合运营管理平台。简化了运营流程,提高管理效率,降低整体运营成本。项目预计达到如下建设目标:
  1、将北京高速沿线的箱变站进行统一监控、远程查看各箱变站运行情况,通过实时监测、视频监控功能等实现对箱变站运行情况的全方位监测;
  2、能够随时查看箱变站的运行状态,根据预警信息远程发布运维任务、制定巡检计划。运维人员快速响应,及时排查可能出现的故障情况,保障各箱变站的正常运行;
  3、打通各箱变站数据资源的互联互通,利用大数据技术对箱变站能耗情况进行分析显示及预测,为后续的运维管理提供科学的数据支撑;
  4、移动办公、在线运维,降低运维成本,提高运维效率;
  5、实现重要设备的全生命周期管理及文件资料的电子档案管理、无纸化办公。
3.2建设内容
  在新机场高速公路北区管廊监控中心建设一个数据中心,包含有本地监控系统,运维云平台系统,北区高速公路监控平台建设一个本地监控系统。高速公路沿线各箱变室内分别建设电力监控子系统、环境监测子系统、门禁控制子系统、视频监控子系统。建设内容主要包括现场方案设计、安装施工、设备调试、系统联调、用户培训等工作。
3.3建设方案
  本工程为北京新机场高速运维云平台系统搭建,主要通过建设运维云平台系统,实现新机场高速沿线各箱变站的本地监控与远程统一监控功能,确保对各个箱变站的实时运行情况做到全面了解、管控,提高各箱变站运维效率,降低整体运维成本。建设方案主要包括现场方案设计、设备选型、安装施工、设备调试及试运行等。
3.3.1主要施工内容
3.3.1.1高速沿线各箱变站点建设
机柜安装
通讯设备安装
电力监控设备安装
门禁控制设备安装
视频监控设备安装
环境监测设备安装
3.3.1.2北区管廊电力监管平台建设
机柜安装
通讯设备安装
服务器及配套设备安装
后台监控系统安装及云平台系统搭建
3.3.1.3北区高速公路电力监管平台建设
机柜安装
通讯设备安装
服务器及配套设备安装
后台监控系统安装
3.3.2施工方案设计

3.3.3安装施工
3.3.3.1施工准备
  施工人员首先认真审核施工图纸及有关资料,认真熟悉本专业施工范围和施工图集。
  选定施工设备、材料,编制具体施工计划及施工方案。
  准备好施工工具,做好进场人员培训,合理配置施工人员。
  施工设备、材料配送施工现场,施工人员准备施工
3.3.3.2施工流程
  合理安排设备、仪器、仪表等交叉施工,用满空间时间;
  按施工计划要求进行仪表、服务器、计算机、布线及接线等的施工;
  仪表和布线依据先深后浅的原则合理地组织施工;
  安装施工分阶段进行,做到先后有序,有条不紊;
  设备、仪表安装在具备安装条件后有土建交叉进行,尽量先进行主要设备和重点设备的安装;
  设备安装完毕后,进行调试和试运行工作。

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